DE2211415A1

DE2211415A1 - Ventil fur Pumpen, Kompressoren od dgl

Info

Publication number: DE2211415A1
Application number: DE19722211415
Authority: DE
Inventors: Eugene Henry Rixford Pa Ralph (V St A )
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1972-03-06
Publication date: 1972-10-12
Also published as: NL7203962A; IT948655B; ZA721095B; BR7201828D0; FR2131709A5

Description

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den HERBERTSTRASSE 22

Fall EC-70-3

■dresser Industries, Inc·, Republic National Bank Building, Dallas, Texas 75 221/ÜSA

Ventil für Pumpen, Kompressoren od.dgl.

Die Erfindung betrifft ein in einen Einlaß- oder Auslaßkana] einer Pumpe, eines Üompressors od. dgl. einbaubares Ventil mit einem beweglichen Ventilkörper, der in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Lage eine Strömung durch den Kanal, in deu es angeordnet ist, verhindert oder zuläßt, und sie betrifft einen Ventilsitz für Pumpen, Kompressoren od. dgl», der insbesondere auswechselbar und zur Verwendung bei mit ultrahohen Drücken arbeitenden Pumpen od. dgl₀ besonders geeignet ist,,

Bei »Steuerventilen, die in Hochdruckpumpen, -kompressoren od. dgl. verwendet werden, wurden die Ventilsitze bisher als integrierender Bestandteil des Ventilkörpers ausgebildet. Bei einer solchen Anordnung muß der Sitz, wenigstens im abdichtenden Bereich, eine ausreichende Härte haben, um eine Zerstörung durch Erosion durch dus vorbeiströmende Medium zu vermeiden, er muß aber auch eine ausreichende Zähigkeit haben, um eine Zerstörung durch Einschlagen zu verhindern, wenn das steuerventil oder der Ventilkörper schlagartig auf den Ventilsitz während des wiederholten Schließens aufsetzt. Die Ausbildung des gesamten Ventilkörpers aus derart gehärtetem material hat sich als recht teuer und schwierig für die Herste 1 lunr; erwiesen. Auch ist es außerordentlich schwierig gewesen, den Dichtungsabschluß zwischen dem Ventilkörper und dem angrenzenden Pumpengehäuse aufrechtzuerhalten, wenn extrem

hohe Drücke vorliegen. .

BAD ORIGINAL¹

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Bei einigen Pumpen bzw. Kompressoren wurde der Ventilsitz als eigenes '-L'eil hergestellt und in das Gehäuse eingepreßt. Eine solche Anordnung hat sich jedoch als nicht restlos zufriedenstellend gezeigt, da die auf das Äußere des Ventilsitzes wirkende, radial einwärts gerichtete Kraft bei ultrahohen Drücken zu einer Schrumpfung des Ventilsitzteiles und zu einer Leckströmung am Ventilsitz führt.

Wie erwähnt wurde, müssen Ventilsitze aus sehr hartem Material gefertigt sein, das sich nicht für solche Arbeitsvorgänge eignet, wobei Hitze an lokalisierten Bereichen angewendet wird. Infolgedessen haben Bemühungen, Ventilsitze in Kompressoren durch Schweißen, mit Silberlot oder sonst unter Hitzeeinwirkung zu befestigen, um eine Leckströmung zu verhindern, keine zufriedenstellenden Ergebnisse erbracht. Die örtliche AnwendungTOn Hitze, die ausreichend ist, um beispielsweise den Silberlötvorgang durchzuführen, ändert die Eigenschaften des Ventilsitzmaterials una führt im allgemeinen zum vorzeitigen Ausfall des Sitzes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Ventil bzw. einen auswechselbaren Ventilsitz für Pumpen, Kompressoren od. dgl. mit langer Lebensdauer und außerordentlich hoher Lecksicherheit auch bei extrem hohen Drücken zu schaffen, wobei ein Material mit den erwünschten Abrieb- und Schlagfestigkeitseigenschaften verwendet werden kann.

Der Lösung dieser Aufgabe dient ein in einen Einlaß- oder Auslaßkanal einer Pumpe, eines Kompressors od. dgl. einbaubares Ventil mit einem beweglichen Ventilkörper, der in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Läge eine Strömung durch den Kanal, in dem es angeordnet ist, verhindert oder zuläßt, das gekennzeichnet ist durch einen fest und dicht in den Kanal eingepaßten ringförmigen Ventilsitz mit einer umlaufenden Dichtfläche , gegen die sich der Ventilkörper in der Schließstellung des Ventils anlegt, und mit einer flexiblen, im allgemeinen gegen den Ventilkörper hin gerichteten Lippe, die sich unter dem Einfluß des im Kanal herrschenden Druckes dicht gegen die Wand des jeweiligen Kanals anlegt, bzw.

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ein Ventilsitz für Pumpen, Kompressoren od. dgl., der kennzeichnend ist durch einen ringförmigen Metallkörper mit einer kegelstumpfförmigen Dichtfläche und mit einer mit dem Metallkörper einstückigen, umlaufenden Lippe von gegenüber der Stärke des Metallkörpers verringerten Stärke, die in Abhängigkeit von dem Druck in der Pumpe, im Kompressor od. dgl. beweglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird damit gelöst, wie der folgenden Beschreibung, die weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile für den Fachmann erkennen läßt, zu entnehmen ist.

■Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in einem Schnitt durch-ä^ü-ein Teil einer Pumpe oder eines Kompressors mit einer Ventilanordnung. Die Pumpe bzw. der Kompressor 10 hat ein Zylindergehäuse mit einer durch diesen sich erstreckenden Bohrung 14, in der ein Kolben 16 hin- und herbeweglich ist. An dem Zylindergehäuse 12 ist über eine Anzahl von nicht gezeigten Schrauben ein Zylinderkopf 18 befestigt, der einen Zylinderdeckel 20 und ein zwischen diesem und dem Zylindergehäuse 12 angeordneten Ventilaufnahmeteil 22 hat.

Im Deckel 20 ist ein Einlaß- oder Ansaugkanal 24 ausgebildet, der sich durch das Ventilaufnahmeteil 22 zieht und mit der Bohrung 14 in Verbindung steht. Der Kanal 24 hat einen erweiterten Abschnitt 26, in dem das Einlaß- oder Ansaugventil 28 liegt.

Das Einlaßventil 28 hat eine Ventilführung 30 mit einer Mehrzahl von Durchgängen 32 und einen Ventilschaft 34 von verringertem Durchmesser, der sich aufwärts und in.eine Bohrung 36 in einem Ventilkörper 38, der mit einer Ventilplatte versehen ist, die als Ventilschließteil dient, erstreckt, Der Ventilkörper 38 kann auf dem Ventilschaft 34 gleiten.

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Eine kegelstumpfförmige Dichtfläche 40 am Ventilkörper 38 bzw. an der Ventilplatte liegt, wie gezeigt ist, dicht an einer passenden Dichtfläche 42 an, die an einem ringförmigen Ventilsitz 44 ausgebildet ist. Unter dem Einfluß des durch den Einlaßkanal 24 strömenden Mediums bewegt sich der ^ventilkörper 38 gegen die Bohrung 14 hin, wobei die Dichtflächei 40 'und 42 voneinander getrennt werden, so daß das Medium in die Bohrung 14 gelangen kann.

Der Ventilkörper 38 und die Ventilführung 30 sind von einer Schraubenfeder 46 umgeben, die eine Kraft auf den Ventilkörper ausübt, um diesen in eine Lage zu zwingen, in der die Dichtflächen 40 und 42 dicht aneinander liegen.

Zusätzlich zu der Dichtfläche 42 hat der Ventilsitz 44 eine ringförmige Lippe 48, die gegen den Ventilkörper 38 hin gerichtet ist. Das heißt, der ringförmige Ventilsitz 44 ist im Kompressor 10 so angeordnet, daß die Lippe 48 gegen den Bereich mit höherem Druck hin zeigt, wenn der Ventilkörper in seiner geschlossenen Stellung ist, wie das in der Zeichnung dargestellt ist.

Vorzugsweise ist der Ventilsitz 44 in den erweiterten Abschnitt 26 des Einlaßkanals 24 eingeschrumpft, so daß die Lippe 48 dichtend an dem Ventilaufnahmeteil 22 anliegt. Unter extremen Druckverhältnissen kann sich jedoch das Ventilaufnahmeteil radial auswärts verziehen oder verformen, so daß ein Leckdurchtritt für das Strömungsmittel gegeben ist.

Die Lippe 48 ist so ausgebildet, daß sie eine genügende Länge und Flexibilität hat, um durch den hohen Druck in der Bohrung 14 radial auswärts und in dichtende Anlage an das Ventilaufnahmeteil 22 gedruckt zu werden und damit einen StrÖmungsmitteldurchtritt außen um den Ventilsitz 44 herum zu verhindern. Der Ventilsitz 44 hat eine Ausbildung, die einen relativ leichten Austausch im Fall seiner Beschädigung erlaubt.

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Durch, den Ventilaufnahmeteil 22 zieht sich, ein Auslaßkanal 50, der stromungsmittelseitig mit der Bohrung 14 verbunden ist. Der Äuslaßkanal 50 hat einen erweiterten Abschnitt 52, in dem ein Auslaßventil 54- aufgenommen ist.

Das Auslaßventil 54 hat eine Ventilführung 56 und einen Schaft 58 von vermindertem Durchmesser, der sich in eine Bohrung 60 im Körper 62 des Auslaßventils erstreckt, das gleich dem vorher beschriebenen Ventil ausgebildet sein kann. In jedem Fall ist der Ventilkörper 62 aber mit einer kegelstumpfförmigen Dichtfläche 64 versehen, die, wie die Zeichnung zeigt, dicht an einer passenden Dichtfläche 66 eines ringförmigen Ventilsitzes 68 anliegt.

Der Ventilsitz 68 kann dem Ventilsitz 44 identisch sein, jedoch wird vorgezogen, ihre Außendurchmesser unterschiedlich zu wählen, um die Llöglichkeit auszuschalten, daß zufällig das Auslaßventil 5^ in den Einlaßkanal 24 anstelle des Einlaßventils 28 eingesetzt wird und umgekehrt. Der Ventilsitz 68 hat eine ringförmige Lippe 70, die im allgemeinen zum Ventilkörper 62 hin gerichtet ist.

Die Lippe 70 ist so ausgebildet, daß sie eine ausreichende Flexibilität hat, um sich in Abhängigkeit vom Druck im Auslaßkanal 50 dicht an das Ventilaufnahmeteil 22 anzulegen. Wie vorher im Zusammenhang mit dem Ventilsitz 44 erwähnt wurde, wird der Ventilsitz 68 vorzugsweise in den erweiterten Abschnitt 52 des Auslaßkanals 50 eingeschrumpft, so daß die Lippe 70 anfangs in dichter Anlage mit dem Ventilaufnahmeteil 22 ist. Wie schon gesagt wurde, ist die Höhe des Drucks derart oder kann derart sein, daß das Ventilaufnthmeteil 22, das den Ventilsitz 68 umgibt, sich ausdehnt und der Ventilsitz 6ö sich zusammenzieht, so daß ein Leckdurchtritt außen am Ventilsitz 68 vorbei vorkommen kann. Ist jedoch die Lippe 70 vorhanden, so zwingt der Druck diese auswärts, so daß sie dicht am Ventilaufnahmeteil 22 anliegt und einen Strömungsmitteldurchtritt bei geschlossenem Ventil verhindert.

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Das Auslaßventil 54 ist mit einer Spiraldruckfeder 72 versehen, die zwischen der Ventilführung 56 und dem Verschlußteller am Ventilkörper 62 liegt. Die Feder 72 übt auf den Ventilkörper 62 eine Druckkraft aus und drückt ihn in eine abdichtende oder zumindest zu einer dichtenden Anlage gegen den Ventilsitz 68.

Wenn sich der Kolben im Saughub bewegt, wird das Medium durch den Einlaßkanql 24 gesogen, wobei sich das Ventil 58 vom Ventilsitz 44 entfernt. Durch die Trennung der Dichtflächen 4C\?/ird ein Strömungsmittelfluß vom Kanal 24 zur Bohrung 14 ermöglichst. Während dieses Zeitraums bleibt das Auslaßventil 54 in der in der Zeichnung gezeigten geschlossenen Stellung.

Bewegt sich der Kolben aufwärts, d.h. im Druckhub, so geht das Einlaßventil 38 unter dem Einfluß der Feder 46 und des Drucks in der Bohrung 14 zur dichten Anlage am Ventilsitz 44 zurück. Da der Druck in der Bohrung 14 ansteigt, so wird dadurch eine Kraft auf die Lippe 48 ausgeübt, die noch dichter an das Ventilaufnahmeteil gepreßt V7ird una einen Strömun^smitteldurchgang an der Außenseite des Ventilsitzes vorbei verhindert.

Gleichzeitig bewegt sich der Auslaßventilkörper 62 aufwärts vom Ventilsitz 68 weg, so daß das Strömungsmittel von der Bohrung 14 am Ventil vorbei in den Auslaßkanal 50 fließen kann. Sobald das Endä des Kompressions- oder Druckhubes des Kolbens 16 erreicht ist, geht der Ventilkörper 62 in dichtende Anlage mit dem Ventilsitz 68 unter dem Einfluß der Feder und des Drucks im Auslaßkanal stromabwärts vom Ventil 54 zurück. Herrschtim Auslaßkanal 50 ein hoher Druck, so wird eine Leckströmung außen am ringförmigen Ventilsitz 68 durch die Lippe 40 verhindert, die durch den Druck im Auslaßkanal 50 abdichtend am Ventilaufnähmeteil 22 gehalten wird.

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Es ist klar, daß das beschriebene Ventil in Hochdruckpumpen, Kompressoren od. dgl., die mit ultrahohen Drücken arbeiten, verwendet werden kann, wobei eine strönrung am Ventil vorbei mit Sicherheit vermieden wird. Der beschriebene, austauschbare Ventilsitz kann aus jedem geeigneten und erwünschten Material bestehen und hat eine lange, lecksichere Betriebszeit«,

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

einen Einlaß- oder Auslaßkanal einer Pumpe, eines Kompressors od. dgl. einbaubares Ventil mit einem beweglichen Ventilkörper, der in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Lage eine Strömung durch den Kanal, in dera es angeordnet ist, verhindert oder zuläßt, gekennzeichnet durch einen dicht und fest in den Kanal (26,52) eingepaßten ringförmigen Ventilsitz (4-4-,68) mit einer umlaufenden Dichtfläche (4-2,66), gegen die sich der Ventilkörper (38,62) in der Schließstellung des Ventils anlegt, und mit einer flexiblen, im allgemeinen gegen den Ventilkörper hin gerichteten Lippe (4-8,70), die sich unter dem Einfluß des im Kanal herrschenden Drucks dicht gegen die Wand des jeweiligen Kanals anlegt.

2,Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Element.den Ventilkörper (38,62) gegen den ringförmigen Ventilsitz (4-4-,68) drückt.

3.Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper mit einer Bohrung (36,60) an der vom Ventilsitz abgewandten Seite und mit einer an der Wand des Ventilau;Cnahmeteils (22) anliegenden Führung (30,56) versehen ist, die einen in der Bohrung (36,60) hin- und herbeweglichen Schaft (34-,58) aufweist, und daß an dem Ventilkörper sowie an der Führung eine den Ventilkörper gegen den Ventilsitz pressende Feder (4-6,72) angreift.

4-.Ventil nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strömungsmitteldurchgänge (32) sich durch die Führung (50) erstrecken.

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5. Ventilsitz für Pumpen, Kompressoren od. dgl., gekennzeichnet durch einen ringförmigen Metallkörper (44,68) mit einer kegelstumpfförmigen Dichtfläche (42,66) und mit einer mit dem Metallkörper einstückigen, umlaufenden Lippe (48,70) von gegenüber der Stärke des Metallkörpers verringerter Stärke, die in Abhängigkeit von dem, pruck in der Pumpe, im Kompressor od. dgl. beweglich

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